JPH0583141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は光度計用フローセルに係り、特に液体
クロマトグラフの検出器としての光度計に適用す
るに好適な光度用フローセルに関する。 〔従来の技術〕 従来の液体クロマトグラフ用検出器としては、
光度計を用いるいものが多く、そのような光度計
には、分離カラムから流出する液が流通されるフ
ローセルが設置されている。このようなフローセ
ルには２種類のものが使用されている。その１つ
は、液の流れの方向と測定光の方向が直交する構
造のクロスフローセルであり、もう１つは液の流
れの方向と測定光の方向が平行となる構造のパラ
レルフローセルである。 クロスフローセルの例は、特開昭60−235041号
に記載されており、パラレルフローセルの例は、
特開昭60−125540号や特開昭54−33871号に記載
されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 特開昭60−235041号に記載されたクロスフロー
セルは、二つだけの部材でフローセルを構成する
ことを提案している。この例によれば、セル室の
小容量化が達成されるけれども、光路長を極めて
小さくしなければならないため、フローセル内を
流通する液中の被検成分を高感度に検出すること
ができないという欠点を有している。しかも、こ
の例では、セルボデイ自体に測定光を透過しなけ
ればならないが、セルボデイ外表面とセル室底と
の距離を同じ長さに再現性良く製作することが困
難である。 一方、パラレルフローセルを示した特開昭54−
33871号によれば、セル室の光路長を長くできる
ので被検試料の測定の高感度化が達成できるけれ
ども、セル室の容量を小さくできないという問題
がある。この理由は、パラレルフローセルのセル
室内壁に測定光が接触すると検出信号におけるノ
イズが大きいため、測定光がセル室内壁に接触し
ないようにセル室の断面積が次第に増大する円錐
状にセル室を形成しなければならず、結果として
セル室容量が大きくなるためである。 本発明は、このようなパラレルフローセルにお
ける問題を解決することを検討してなされたもの
である。 本発明の目的は、セル室の容積を小さくできる
にもかかわらず、測定時のノイズを低減できる光
度計用フローセルを提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、セルボデイの一端から他端にわたつ
て形成されたセル室と、このセル室の両端におい
て該セル室の長さ方向と直交するようにそれぞれ
配置された光透過窓と、セル室への被検液流入路
と、セル室からの被検液排出路を備えた光度計用
フローセルを改良したものであり、セルボデイ
を、セル室の光通過方向に沿つて分割されていた
二つの半ボデイ部材の接合によつて構成し、各半
ボデイ部材の分割面には上記一端から上記他端に
わたつて表面が研磨された直線状の溝をセル室の
構成部分として設け、この直線状の溝の表面のほ
ぼ全域に光反射層を形成したことを特徴とする。 〔作用〕 従来のパラレルフローセルにおいては、セルボ
デイに直線状のセル室を形成するときに、ドリル
等で貫通孔を開孔するが、この貫通孔で形成され
たセル室の内壁面はドリルによる研削まくれや傷
を有している。従つてこのような内壁に測定光が
当接すれば、無秩序な光反射や光吸収が生じ、検
出信号におけるノイズの原因となる。液体クロマ
トグラフ用分離カラムからの流出液は溶離液の流
れに成分バンドが存在する状態となつており、頻
繁に液性が変化するが、内壁に測定光が当接すれ
ば、そのような液性の変化に伴つて信号をノイズ
の比率（Ｓ／Ｎ比）も変化し、測定精度が低下す
ることが確認された。 これに対し、本発明では、半ボデイ部材の接合
面でセル室を形成する溝が露出されるので、その
溝表面を容易に研磨でき、滑らかなセル室壁を形
成することができる。このため、二つの半ボデイ
部材を接合して一体化したフローセルを構成し、
測定光をセル室に入射したとき、セル室の内壁面
に測定光が当接しても、無秩序な光反射や光吸収
を抑制することができる。しかも、本発明では、
測定光のためにセル室全体を利用できることにな
るので、結果としてセル室の低容積化を実現でき
る。 また、セル窓は従来のパラレルフローセルに用
いたものをそのまま利用でき、厚さの均一なもの
で構成できる。光路長はセルボデイの長さで調節
できるのは、従来のパラレルフローセルの場合と
同様である。 本発明の望ましい実施例では、半ボデイ部材の
溝上に光反射層を形成させているが、この場合、
検出信号の一層の増感を達成できる。溝表面を研
磨しなくても、光反射層を形成すれば、無秩序な
光反射や光吸収による影響を低減できる。光反射
層の材料は、白金、銀、ロジウム、アルミニウム
等の金属が好ましい。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第１の実施例を第１図ないし第２図により説明
する。第１図は本発明による光学検出器用フロー
セルの組立図である。このフローセルは２個のフ
ローセル部材１，１′及び窓材２，２′から構成さ
れ、液体試料の導入・排出用流路４，４′及び液
体試料と検出光が通る光路３を有する。 第２図は第１図のフローセルの製作方法の概略
図である。第２図ａに示すように、半ボデイ部材
であるフローセル部材１，１′の接合面に光路用
溝５，５′が、形成され、フローセル部材１，
１′の内部に流路４，４′が形成されている。溝
５，５′の形成方法としては２個のフローセル部
材１，１′を密着、固定させ、その接合面にドリ
ルで細孔を開ける。溝形成後、フローセル部材
１，１′を分離し、各々ラツピング法または化学
研磨法で研磨を行なう。その後、フローセル部材
１，１′合わせ、強く接合すると、光学接着され
て一体化し、第２図ｂの如くセルボデイには円形
状光路３が形成される。なお、溝５，５′は２個
のフローセル部材１，１′を密着、固定して形成
するため、その接合はフローセル部材１，１′の
外部の位置合せのみで高精度に行える。また、流
路４，４′はドリルで開けられる。光路の接合後、
第２図ｂのように窓材２，２′を張り合せてフロ
ーセルが完成する。本実施例では、フローセル部
材１，１′及び窓材２，２′として石英ガラスを用
いたが、フローセル部材１，１′は他のガラス、
シリコン、シリコン酸化物でもよい。フローセル
部材（セルボデイ部材）は黒色石英が好ましい。
また、各々の接合面を陽極式接合方法、あるいは
光学接着法で接合してフローセルを製作した。こ
れらの接合により各接合部より液漏れを生ずるこ
とはない。測定光は、窓の一方から入射され、他
方から出射される。 本発明の他の実施例を第３図および第４図によ
り説明する。第３図は本発明に基づく光学検出器
用フローセルの組立図である。このフローセルは
２個の半ボデイ部材１１，１１′及び窓材１２，
１２′から構成され、液体試料の導入・排出用流
路１４，１４′、及び該液体試料と検出光が通る
光路１３を有する。このフローセルの構成は、第
４図ａ及びｂに示すように、第２図ａ及びｂに比
べて、流路１４，１４′の形成方法が違うだけで
ある。 第５図ａ及びｂは、本発明に基づく多重反射フ
ローセルの製作方法の概略図、及び該フローセル
の断面図である。第５図ａに示すように、フロー
セル部材（半ボデイ部材）２１，２１′には流路
２４，２４′が形成され接合面には光路用溝２５，
２５′が形成されている。さらに該溝の表面には
光反射層２６が形成されている。 光反射層２６は、真空蒸着法やスパツタリング
法等によることができる。また、光反射層２６の
材料としては、白金、銀、アルミニウム、ロジウ
ムなどの高反射率金属を用いた。なお、アルミニ
ウムは表面をシリコン酸化物で被覆して、耐食性
を持たせた。溝２５，２５′に光反射層２６を形
成した後、第５図ｂの断面図に示すように、フロ
ーセル部材２１，２１′を接合し、さらに窓板２
２，２２′を接合して多重反射フローセルを作成
した。なお、光反射層の形成は第１図、第３図の
実施例でも同様に行える。２３はセル室である。 第６図は、それぞれの半ボデイ部材の溝表面に
光反射層を形成する方法を詳細に示している。第
５図のように光反射層を１層だけ形成する場合に
は、その材料は白金や銀等の耐蝕性金属が好まし
い。液体クロマトグラフでは、溶離液として種種
の試薬を用いることが多いからである。第６図の
ａおよびｂは、光反射層を二重層で形成した例を
示す。その内、第６図ａでは、半ボデイ部材２１
に形成した溝２５の表面にアルミニウムの層４６
を真空蒸着法で形成した。そして、このアルミニ
ウム層４６を被うように光透過性保護層３７を形
成した。この保護層３７は、耐蝕性のあるSiO₂
を膜厚が1000Åとなるように形成した。このよう
な保護層の存在によりアルミニウムが試料液と接
触することを防止できるので、アルミニウム層の
光反射機能が長期間維持される。この例ではアル
ミニウム層４６の膜厚が2000Åであるが、高反射
率を得るためには、金属層の厚さは1000Å以上で
あれば問題ない。また、光透過性保護層３７の耐
蝕性機能は、厚さが1000Å以上であれば問題な
い。保護層３７の材料としては、石英ガラス、硬
質ガラス、サフアイヤ等の光透過性耐蝕材料を用
いることもできる。 第６図ｂには光反射層の他の形成方法を示す。
半ボデイ部材２１の溝２５以上には、母材に直接
的に金属層４６′を接触させるのではなく、中間
層３８を母材上に設け、その上に金属層を設けて
いる。中間層３８は、半ボデイ部材２１の母材と
金属層４６′に整合性を持たせるのに役立つ。こ
の場合、金属層４６′の上にさらに第６図ａのよ
うな光透過性保護層を形成してもよい。 第６図ｂの例では、金属層４６′としてロジウ
ム層を膜厚1500Åとなるように形成した。また、
中間層３８にはクロムの層を膜厚が1500Åとなる
ように形成した。中間層によつて整合性を維持さ
せるためには、膜厚が1000Å以上であれば問題な
い。 第７図および第８図は、本発明に基づくフロー
セルを分析装置に組込む場合の説明図である。第
７図には液体クロマトグラフ装置の流路系を示
す。溶離液槽５１からの溶離液は、ポンプ５２に
よつて送液され、試料導入部５３を経て分離カラ
ム５４に供給される。被検成分を含む試料はイン
ジエクタ５０によつて注入され、分離カラム５４
で成分分離される。カラム５４からの流出液は、
分光光度計５５内のフローセルを通つて排出され
る。光度計５５によつて得られた測定信号は、記
録計などの表示装置５６に表示される。 第８図は、第７図における分光光度計５５の光
学系を示す。フローセル６０は、第５図と同様の
構成であり、半ボデイ部材２１と半ボデイ部材２
１′が合体されたセルボデイの一端に光入射窓２
２を有し、他端に光出射窓２２′を有している。
光源５７からの光は集光ミラー５８を経たあと回
折格子５９によつて分光され、特定の単色光がフ
ローセル６０のセル室２３に照射される。セル室
２３内を流通するカラム５４からの液を透過した
光は、光検出器６１によつて受光され、受光信号
は検出回路６２により吸光度に変換される。 第９図は、本発明に基づくフローセルと、従来
のドリル方式でセル室を開孔したフローセルとの
流量変化の影響を比較した図である。流量が変化
することによりフローセル内の液体試料の屈折率
が変化し、セル室壁面での光の反射や吸収の量の
入射光に対する比率が変化して吸光度変化が生じ
る。セル容量を0.6μ（内径0.5mm、光路長３
mm）、測定波長を250nm、溶媒をメタノールとし
て、流量０〜1.0ml／minで、０ml／minでの吸光
度からの変化量を測定した。黒丸で示した従来方
式では、セル室内壁面の凹凸による光の無秩序な
反射や吸収により、溶媒の屈折率変化の影響を受
けやすく、大きな吸光度変化として現われる。第
９図に分かるように、内面研磨を行い光路壁面の
凹凸を少なくすること（白丸データ）により、吸
光度変化が約50％減少している。さらに、フロー
セル光路壁面にアルミニウム（黒三角データ）、
またはロジウム（白三角データ）を用いた光反射
層を形成することにより、吸光度変化が従来のド
リル方式に比べ約80％低減しており、光反射層の
効果が現われている。 第１０図は、本発明に基づくフローセルと、従
来のドリル方式で光路を作製したフローセルにつ
いて、ノイズを比較して実験結果であり、第１表
にこの結果をまとめてある。測定波長は250nm、
溶媒はメタノールで測定を行つた。(a)〜(c)のセル
容量は0.6μ（内径0.5mm、光路長３mm）である
が、比較用として2.4μ（内径1.0mm、光路長３
mm）のセルに径0.5mmのスリツトを使用して光路
壁面に光が当たる悪影響を除いたフローセル(d)で
のノイズも記載した。ポンプの脈流に起因する流
量変動や温度変化は溶媒の屈折率変化をもたら
し、ノイズとして現われる。第１０図及び第１表
から分かるように、ドリル方式のフローセル(c)の
内面研磨を行ない、光路壁面の凹凸を少なくした
フローセル(b)は(c)に比べ、ノイズが約63％減少し
ている。さらに、フローセル内面にアルミニウム
層を用いて光反射層を形成したフローセル(a)のノ
イズはドリル方式(c)に比べ約85％低減しており、
内径1.0mmに対して径0.5mmのスリツトを用いた光
路壁面に光が当たらないようにしたフローセル(d)
とほぼ同じノイズレベルになつている。このよう
に光反射層を有するフローセルは光路壁面の悪影
響をほとんど受けない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、入射される光の通過方向に沿
つて被検液を流通し得る通路としてのセル室を備
えたフローセルを均質な性能を持つように多数製
作することが容易になるばかりでなく、フローセ
ルにおけるセル室の全長を光路として用いても全
長にわたつて無秩序な光量変化を排除し得る構成
にすることができ、しかも、セル室にてデツドボ
リウムが生じ難く液の流れに乱れが生じないよう
に被検液を流通せしめることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフローセルの概略
図、第２図は第１図の実施例の組立方法の概略
図、第３図は本発明の他の実施例の概略図、第４
図は第３図の実施例の組立方法の概略図、第５図
は本発明の第３の実施例のフローセルの組立て、
及び断面の概略図、第６図はセル室溝への光反射
層を形成する方法を説明するための断面図、第７
図は液体クロマトグラフの流路図、第８図は本発
明を適用した光度計の光学系を示す図、第９図は
流量変化に対する吸光度変化の測定結果を比較し
た図、第１０図はノイズ測定結果を比較した図、
第１１図は流路形状の変形例を示す図、第１２図
は本発明の第４図の実施例の組立概略図、第１３
図は半ボデイ部材に設ける溝の断面形状を示す図
である。 １，１′，１１，１１′，２１，２１′……半ボ
デイ部材、２，２′，１２，１２′，２２，２２′
……窓材、３，１３，２３……光路（セル室）、
５，５′，１５，１５′，２５，２５′，３６……
光路用溝、１６，１６′，３５，３５′……流路用
溝、２６……光反射層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セルボデイの一端から他端にわたつて形成さ
   れたセル室と、このセル室の両端において上記セ
   ル室の長さ方向と直交するようにそれぞれ配置さ
   れた光透過窓と、上記セル室への被検液流入路
   と、上記セル室からの被検液排出路を備えた光度
   計用フローセルであつて、上記セルボデイを、上
   記セル室の光通過方向に沿つて分割されていた二
   つの半ボデイ部材の接合によつて構成し、上記各
   半ボデイ部材の分割面には上記一端から上記他端
   にわたつて表面が研磨された直線状の溝を上記セ
   ル室の構成部分として設け、上記直線状の溝の表
   面のほぼ全域に光反射層を形成したことを特徴と
   する光度計用フローセル。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のフローセルにお
   いて、上記光反射層は耐蝕性金属からなることを
   特徴とする光度計用フローセル。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のフローセルにお
   いて、上記光反射層は、金属層とこの金属層を被
   うように形成された保護層とからなることを特徴
   とする光度計用フローセル。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のフローセルにお
   いて、上記金属層および上記保護層は1000Å以上
   の厚さを有することを特徴とする光度計用フロー
   セル。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のフローセルにお
   いて、上記光反射層は、上記半ボデイ部材の母材
   上に直接形成された中間層と、この中間層上に形
   成された金属層を有することを特徴とする光度計
   用フローセル。